초음파 붕괴 : 습윤, 용해, 분산
초음파 적분기는 입자와 분말을 액체로 적시거나 분산시키거나 용해시키는 데 널리 사용됩니다. 고성능 초음파는 강렬한 전단력을 생성하여 응집체, 응집체 및 1 차 입자를 미세한 또는 나노 크기로 부수고 산산조각냅니다. 음향 캐비테이션 필드에서 균일한 입자 처리는 좁은 입자 분포와 균일한 입자 표면을 초래합니다.
초음파 분해기 및 그 응용
초음파 분해기는 강렬한 전단력을 전달하여 입자, 결정 및 섬유와 같은 고체에 필요한 충격을 가하여 고체를 파괴하고 목표 크기(예: 미크론 또는 나노 크기)로 분해합니다. 고전단 블레이드 믹서, 고압 균질화기, 비드 밀, 미세 유동화기 등과 같은 대체 분해 방법과 비교할 때 초음파 분해기는 몇 가지 주요 이점을 제공합니다.
초음파 분리기의 장점
- 고강도 캐비테이션 및 전단
- 균일한 입자 처리
- 높은 고형분 농도
- 노즐 없음 / 막힘 없음
- 밀링 매체(즉, 비드)가 필요하지 않습니다.
- 선형 확장성
- 쉬운 & 안전한 작동
- 청소하기 쉬움
- 시간- & 에너지 효율적
나노입자 슬러리의 산업용 인라인 생산을 위한 초음파 플로우 스루 반응기.
초음파에 의해 생성 된 높은 난류는 위상 간의 질량 전달을 증가시키고 분말 또는 이질적인 화학 반응의 용해를 촉진합니다. 따라서 초음파 분해기는 밀링, 분산, 유화 및 용해와 같은 공정을 강화하기 위해 선호되는 도구입니다.
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초음파 분리기의 응용
- 밀링 & 연 삭
- 응집 해제 & 분산
- 유화
- 분말의 용해
- 질량 전달 개선
- 초음파 화학 반응
입자 크기 감소를 위한 초음파 분리기
초음파 분해기는 입자 크기 감소 및 입자 분포에 사용되며, 이는 1 차 입자의 실제 분쇄 (밀링이라고 함) 또는 응집체의 파손 (응집 제거 / 분산이라고 함)을 의미합니다.
초음파 밀링(UM) 전후의 Mg2Si의 입자 크기 분포 및 SEM 이미지. (a) 입자 크기 분포; (b) 초음파 밀링 전의 SEM 이미지; (c) 50% PVP–50% EtOH에서 2시간 동안 초음파 밀링 후 SEM 이미지.
출처: Marquez-Garcia et al. 2015
밀링용 초음파 분해기 & 연 삭
초음파로 생성된 캐비테이션은 강렬한 전단력을 생성하여 관련 특정 간 충돌을 생성합니다. 슬러리의 고체는 밀링 매체 (비드 / 진주 공장의 비드 또는 진주와 비슷함)로 작용합니다 : 최대 180m / s의 속도를 쉽게 달성하는 캐비테이션 액체 흐름에 의해 가속됩니다. 입자가 그렇게 엄청난 속도로 서로 부딪히면 부서지고 미크론과 나노 크기의 조각으로 부서집니다. 초음파 분해기는 1차 입자도 파괴할 수 있습니다. 초음파 플로우 셀 반응기는 모든 입자의 균일한 처리를 보장하여 초음파 밀링으로 입자 크기 분포가 좁아집니다.
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응집제거를 위한 초음파 분리기 & 분산
초음파 공정 매개 변수를 매우 정밀하게 제어 할 수 있으므로 초음파 분해기는 높은 진폭과 높은 압력이 적용될 때 주요 입자를 밀링 할 수 있습니다. 반면에, 초음파 붕괴 시스템은 더 낮은 진폭과 더 온화한 조건에서도 작동 할 수 있으므로 입자 구조와 표면은 그대로 유지되지만 응집체는 분리되고 개별 입자는 슬러리에 균일하게 분포됩니다.
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유화를 위한 초음파 분리기
두 개의 섞일 수 없는 액체(예: 물과 기름)가 초음파 처리되면 초음파 캐비테이션이 물방울을 방해합니다 – 두 가지 섞일 수 없는 상의 매우 작은 물방울을 생성한 다음 함께 혼합합니다. 초음파 분해기는 나노 크기의 액적을 쉽게 생성하기 때문에 안정화 된 초음파 에멀젼은 장기적인 안정성과 투명한 외관을 나타냅니다.
초음파 나노 유화에 대해 자세히 알아 보려면 여기를 클릭하십시오!
용해를 위한 초음파 분리기
초음파 분해기는 빠르고 쉽고 안전한 절차로 분말과 정제를 용해시키는 데 사용됩니다. 초음파로 생성된 캐비테이션은 고체의 표면을 침식하고 침식된 파편을 액체로 운반하여 균질한 용액을 생성합니다.
제약 산업에서 정제를 용해하는 것은 예를 들어 분석 목적을 위한 일상적인 작업입니다. 정제가 수성 환경에 노출되면 정제는 시간이 많이 걸리는 과정에서 천천히 용해됩니다. 일반적인 교반기 또는 블레이드 교반기를 사용하더라도 정제의 완전한 용해는 여전히 시간이 많이 걸립니다. 초음파 캐비테이션과 매우 강렬한 전단력은 정제에서 입자를 분리하여 희석제로 운반하여 정제 표면과 신선하고 불포화된 희석제 사이의 질량 전달을 지속적으로 유지합니다. 이로 인해 초음파 용해가 매우 빠르고 효율적인 공정이 되어 약물 용해를 가속화하는 데 도움이 됩니다.
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기계적 분해기는 어떻게 작동합니까?
초음파 실험실 분리기는 산업용 분리기와 동일한 기계적 원리를 사용합니다. 분해기 혼합 시스템은 응집체와 응집체를 분해하고, 고체 물질을 용해시키거나, 액체 혼합물에서 고체 입자를 분산시킵니다. 초음파 붕괴는 배치 탱크 또는 인라인 플로우 셀 반응기에 고강도 초음파 프로브를 통합합니다. 초음파 분해기의 프로브 (sonotrode)는 매우 높은 주파수로 액체에서 진동하고 액체에 강렬한 초음파 캐비테이션을 생성합니다. 각 캐비테이션 버블 붕괴는 강력한 전단력을 발생시켜 응집체, 응집체 및 1차 입자를 파괴합니다. 또한 초음파 캐비테이션은 최대 1000km/h의 고속 캐비테이션 스트리밍을 생성합니다. 캐비테이션 액체 제트는 입자 응집체에 충돌하고, 세포벽을 파열하고, 슬러리 내 물질 전달을 개선하고, 액체 부피 전체에 고체를 분산시킵니다. 초음파 캐비테이션 필드에서 압력은 진공과 최대 1000bar 사이에서 빠르고 반복적으로 번갈아 가며 발생합니다. 4개의 믹서 블레이드가 있는 로터리 믹서는 동일한 빈도의 교대 압력 사이클을 달성하기 위해 무려 300,000RPM에서 작동해야 합니다. 기존의 로터리 믹서와 로터-스테이터 믹서는 속도의 제한으로 인해 상당한 양의 캐비테이션을 생성하지 않습니다.
초음파 분해기 UIP2000hdT 스테인리스강 반응기의 입자 분산용
실험실 초음파 분리기
프로브형 초음파 장치는 모든 실험실에서 매우 유용한 도구입니다. 초음파 프로브 (sonotrode라고도 함)는 초음파 진동을 액체로 결합하는 간단한 기하학적이고 청소하기 쉬운 티타늄 막대입니다. Hielscher는 다양한 크기의 초음파 프로브와 팁을 만듭니다. 실험실에서 가장 흔한 고체 분해의 경우 팁 직경이 3, 7, 14 또는 22mm인 초음파 프로브가 매우 유용합니다. 다른 프로브 크기와 맞춤형 크기의 초음파 프로브를 사용할 수 있습니다. 실험실 분해를위한 일반적인 초음파 장치는 100에서 400 와트의 초음파 전력 범위를 갖습니다.
산업용 초음파 분리기
Hielscher 산업용 분해기는 대형 슬러리 스트림의 견고한 연속 분해를 위해 설계된 고출력 초음파 프로세서입니다. 이러한 산업용 시스템은 고농도의 고형물을 쉽게 처리할 수 있습니다. 산업용 초음파 프로브에는 강철 탱크, 유리 반응기 또는 플라스틱 용기에 모든 방향으로 장착할 수 있는 플랜지가 장착되어 있습니다. 초음파 처리 용기 또는 플로우 셀에 압력을 가하면 음향 캐비테이션이 강화되어 초음파 처리 과정이 강화됩니다. 일반적인 초음파 산업 붕괴 장비는 sonotrode 당 1000에서 16,000 와트의 초음파 전력 범위입니다.
초음파 붕괴가 널리 발견되는 산업 :
- 고체/액체 제형의 분산, 용해, 혼합
- 재료 과학
- 분석 전 시료 전처리
- 나노 입자 응용 분야
- 입자 기능화
- 위상 전이 반응
- 결정화 / 침전
- 식품 가공
- 제지 산업
- 바이오매스 분해
올바른 초음파 분해기를 구입하는 방법은 무엇입니까?
Hielscher 초음파는 입자를 분산 및 파괴하거나 액체에 분말을 용해시키는 데 사용되는 고성능 초음파 분해기의 오랜 경험이 풍부한 제조업체입니다. 시장 리더 인 Hielscher는 실험실 및 벤치 탑에서 전체 산업 규모에 이르기까지 초음파 분해기 및 균질화를 설계, 제조 및 유통합니다.
귀하의 응용 분야와 요구 사항에 가장 적합한 초음파 분해기를 찾기 위해 다음 질문에 답할 수 있도록 도와드립니다.
- 대상 응용 프로그램은 무엇입니까?
- 처리해야 하는 일반적인 볼륨은 무엇입니까?
- 프로세스의 중요한 요소는 무엇입니까?
- 달성해야 하는 품질 표준은 무엇입니까?
잘 훈련되고 경험이 풍부한 직원이 모든 질문과 프로세스 개념에 도움을 드릴 것입니다. Hielscher 초음파는 고객이 최적의 초음파 장치를 찾을 수 있도록 초음파 공정에 대한 심층적 인 컨설팅을 제공합니다. 그러나 Hielscher의 서비스는 여기서 끝나지 않으며, 공정 개발, 최적화 및 확장 중에 고객을 지원하기 위해 시설 또는 초음파 공정 실험실 및 기술 센터에서 고객을 교육합니다.
Hielscher Ultrasonics’ 산업용 초음파 프로세서는 단단한 입자와 응집체를 파괴하거나 고체 농도가 높은 슬러리를 처리하는 데 필요한 매우 높은 진폭을 쉽게 제공합니다. Hielscher 산업용 분해기는 24/7 작동에서 최대 200μm의 진폭으로 지속적으로 실행할 수 있습니다. 더 높은 진폭을 위해 맞춤형 초음파 소노트로드를 사용할 수 있습니다. 부스터 혼, 플로우 셀, 초음파 반응기 및 완전한 재순환 설정과 같은 추가 액세서리를 쉽게 사용할 수 있으며 공정 요구 사항에 맞게 지정된 초음파 시스템을 구성 할 수 있습니다.
정교한 초음파 분리기 및 용해제
Hielscher 초음파는 최고의 사용자 친화성과 최첨단 기술 발전을 갖춘 고성능 분해기에 중점을 둡니다. 이는 Hielscher 실험실 분해기의 표준이 산업 기계의 지능에 점점 더 적응한다는 것을 의미합니다. 사용자는 브라우저 원격 제어를 통해 Hielscher의 디지털 초음파를 제어 할 수 있습니다. 자동 데이터 기록 소프트웨어는 정미 전력, 총 전력, 진폭, 온도, 압력, 시간 및 날짜와 같은 모든 중요한 초음파 매개 변수를 내장 SD 카드에 CSV 파일로 씁니다. 또한, 초음파 분해기는 결정된 시간 또는 특정 에너지 입력 후에 자동 차단되도록 프로그래밍하거나 맥동 초음파 처리 모드를 프로그래밍 할 수 있습니다. 플러그형 온도 및 압력 센서를 사용하면 시료 상태를 주의 깊게 추적할 수 있습니다. 열에 민감한 재료의 온도 제어는 공정 결과의 품질에 중요한 요소이기 때문에 Hielscher는 공정 온도를 목표 온도 범위로 유지하기 위한 다양한 솔루션을 제공합니다.
Hielscher 초음파의 정교한 기능은 최고의 공정 제어, 신뢰할 수 있고 재현 가능한 초음파 처리 결과, 사용자 친화성 및 작업 편의성을 보장합니다.
Hielscher Ultrasonics’ 산업용 초음파 프로세서는 매우 높은 진폭을 제공할 수 있습니다. 최대 200μm의 진폭을 24/7 작동에서 쉽게 연속적으로 실행할 수 있습니다. 더 높은 진폭을 위해 맞춤형 초음파 소노트로드를 사용할 수 있습니다. 이러한 높은 진폭을 실행할 수 있는 기능을 통해 고객은 주요 입자를 나노 크기로 효과적으로 밀링할 수 있습니다. Hielscher의 초음파 장비의 견고 함은 중장비 및 까다로운 환경에서 24/7 작동을 가능하게합니다.
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질 – 독일에서 제조
가족 소유 및 가족 운영 기업인 Hielscher는 초음파 프로세서의 높은 품질에 자부심을 가지고 있습니다. 모든 초음파기는 독일 베를린 근처의 Teltow에있는 본사에서 설계, 제조 및 테스트되었습니다. Hielscher의 초음파 장비의 견고 함은 중장비 및 까다로운 환경에서 24/7 작동을 가능하게합니다.
Hielscher 초음파 분해기는 다양한 크기로 구입할 수 있으며 가격대는 예산에 맞는 저렴한 초음파기를 제공합니다. 작은 실험실 바이알의 입자 붕괴에서 산업 생산에서 슬러리의 연속 흐름 붕괴에 이르기까지 Hielscher 초음파는 귀하에게 적합한 분해기를 제공합니다! 문의하시기 바랍니다 – 가장 적합한 초음파를 추천하게되어 기쁩니다!
아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.
| 배치 볼륨(Batch Volume) | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 1 내지 500mL | 10 내지 200mL/분 | 업100H |
| 10 내지 2000mL | 20 내지 400mL/분 | UP200HT, UP400ST |
| 0.1 내지 20L | 0.2 내지 4L/min | UIP2000hdT 님 |
| 10에서 100L | 2 내지 10L/min | UIP4000hdt 님 |
| N.A. 개시 | 10 내지 100L/min | UIP16000 |
| N.A. 개시 | 큰 | 의 클러스터 UIP16000 |
문의! / 저희에게 물어보세요!
문헌 / 참고문헌
- Pohl M.; Schubert H. (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. International Congress for Particle Technology PARTEC 2004; Nuremberg, Germany.
- Thomas Leong, Muthupandian Ashokkumar, Sandra Kentish(2011): The Fundamentals of Power Ultrasound. – A Review. Acoustics Australia, 54 – Vol. 39 August 2011.
- Karl A. Kusters, Sotiris E. Pratsinis, Steven G. Thoma, Douglas M. Smith (1994): Energy-size reduction laws for ultrasonic fragmentation. Powder Technology, Volume 80, Issue 3, September 1994. 253-263.
- Renata Tomczak-Wandzel, Svetlana Ofverstrom, Regimantas Dauknys, Krystyna Mędrzycka (2011): Effect of Disintegration Pretreatment of Sewage Sludge for Enhanced Anaerobic Digestion. ENVIRONMENTAL ENGINEERING The 8th International Conference May 19–20, 2011, Vilnius, Lithuania.